Пример использования абстрактного класса для построения иерархий классов

В данной теме представлен демонстрационный пример, в котором реализована иерархия из трех классов. В вершине иерархии объявлен абстрактный класс. Класс содержит абстрактные свойства и методы.

На основании данного примера можно научиться:

• правильно разрабатывать программы с использованием абстрактных классов, абстрактных методов и свойств;
• правильно строить иерархии классов, которые максимально используют преимущества полиморфизма.

---

 Содержание

• 1. Условие задачи
• 2. Решение
  • 2.1. UML-диаграмма классов. Рисунок
  • 2.2. Текст программы на языке C# (с подробными комментариями)
  • 2.3. Результат выполнения программы
• Связанные темы

---

Поиск на других ресурсах:

1. Условие задачи

Разработать абстрактный класс Figure, в котором нужно реализовать следующие элементы:

• скрытое внутреннее поле name (название фигуры);
• конструктор с 1 параметром, инициализирующий поле name заданным значением;
• свойство Name для доступа к внутреннему полю name;
• абстрактное свойство Area2, предназначенное для получения площади фигуры;
• абстрактный метод Area(), предназначенный для получения площади фигуры;
• виртуальный метод Print(), который выводит название фигуры.

Разработать класс Triangle, который наследует (расширяет) возможности класса Figure. В классе нужно реализовать следующие элементы:

• скрытые внутренние поля a, b, c (стороны треугольника);
• конструктор с 4 параметрами;
• методы доступа к полям класса SetABC(), GetABC(). Каждый метод получает 3 параметра – длины сторон треугольника;
• свойство Area2, которое определяет площадь треугольника на основании его сторон a, b, c;
• метод Area(), возвращающий площадь треугольника по его сторонам;
• виртуальный метод Print() для вывода внутренних полей класса. Метод обращается к одноименному методу базового класса.

Разработать класс TriangleColor, который наследует (расширяет) возможности класса Triangle. В классе реализовать следующие элементы:

• скрытое внутреннее поле color (цвет фона треугольника);
• конструктор с 5 параметрами, вызывающий конструктор базового класса;
• свойство Color, которое предназначено для доступа к внутреннему полю color;
• свойство Area2, вызывающее одноименное свойство базового класса для вычисления площади треугольника;
• метод Area(), возвращающий площадь треугольника по его сторонам;
• виртуальный метод Print() для вывода внутренних полей класса. Метод обращается к одноименному методу базового класса.

  ⇑

2. Решение

2.1. UML-диаграмма классов. Рисунок

Иерархии создаваемых классов удобно отображать с помощью UML-диаграммы классов, которая описывает классы и отображает отношение, существующее между ними.

На рисунке 1 приведена UML-диаграмма классов, которые представляют решение данной задачи.

Рисунок 1. UML-диаграмма классов

Абстрактный класс Figure и два производных Triangle и TriangleColor

  ⇑

---

---

2.2. Текст программы на языке C#

Ниже приведен текст программы на языке C# для шаблона Console Application.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace ConsoleApplication8
{
  // Абстрактный класс Figure - содержит абстрактный метод Area()
  // и абстрактное свойство Area2
  abstract class Figure
  {
    // 1. Скрытое поле класса
    private string name; // Название фигуры

    // 2. Конструктор класса
    public Figure(string name)
    {
      this.name = name;
    }

    // 3. Свойство доступа к полю класса
    public string Name
    {
      get { return name; }
      set { name = value; }
    }

    // 4. Абстрактное свойство, которое возвращает площадь фигуры
    public abstract double Area2 { get; }

    // 5. Абстрактный метод, который возвращает площадь фигуры
    //   Метод не имеет тела метода
    public abstract double Area();

    // 6. Виртуальный метод, который выводит значение полей класса
    public virtual void Print()
    {
      Console.WriteLine("name = {0}", name);
    }
  }

  // Класс, который реализует треугольник. В классе нет абстрактных методов,
  // поэтому слово abstract не указывается перед объявлением класса.
  class Triangle : Figure
  {
    // 1. Внутренние поля класса
    double a, b, c;

    // 2. Конструктор класса
    public Triangle(string name, double a, double b, double c)
                : base(name)
    {
      // Проверка на корректность значений a, b, c
      if (((a + b) > c) && ((b + c) > a) && ((a + c) > b))
      {
        this.a = a; this.b = b; this.c = c;
      }
      else
      {
        Console.WriteLine("Incorrect values a, b, c.");
        Console.WriteLine("By default: a=1, b=1, c=1.");
        this.a = this.b = this.c = 1;
      }
    }

    // 3. Реализация методов доступа к скрытым полям a, b, c
    // 3.1. Установление значений полей a, b, c
    public void SetABC(double a, double b, double c)
    {
      if (((a + b) > c) && ((b + c) > a) && ((a + c) > b))
      {
        this.a = a; this.b = b; this.c = c;
      }
      else
      {
        this.a = this.b = this.c = 1;
      }
    }

    // 3.2. Чтение значений полей - обратить внимание на модификатор out
    public void GetABC(out double a, out double b, out double c)
    {
      a = this.a; b = this.b; c = this.c;
    }

    // 4. Переопределение абстрактного свойства Area2 класса Figure,
    //   ключевое слово override обязательно
    public override double Area2
    {
      get
      {
        // 1. Провести вычисления
        double p, s;
        p = (a + b + c) / 2;
        s = Math.Sqrt(p * (p - a) * (p - b) * (p - c));

        // 2. Вывести результат в свойстве - для контроля
        Console.WriteLine("Property Triangle.Area2: s = {0:f3}", s);

        // 3. Вернуть результат
        return s;
      }
    } 

    // 5. Реализация метода Area(), который в классе Figure
    //   объявлен как абстрактный
    public override double Area()
    {
      // 1. Провести вычисления
      double p, s;
      p = (a + b + c) / 2;
      s = Math.Sqrt(p * (p - a) * (p - b) * (p - c));

      // 2. Вывести результат в свойстве - для контроля
      Console.WriteLine("Method Triangle.Area(): s = {0:f3}", s);

      // 3. Вернуть результат
      return s;   
    }

    // 6. Виртуальный метод Print
    public override void Print()
    {
      base.Print();
      Console.WriteLine("a = {0:f2}", a);

      Console.WriteLine("b = {0:f2}", b);
      Console.WriteLine("c = {0:f2}", c);
    }
  }

  // Класс, который определяет треугольник с цветом
  class TriangleColor : Triangle
  {
    // 1. Скрытое поле color
    private int color;

    // 2. Конструктор с 5 параметрами
    public TriangleColor(string name, double a, double b, double c, int color) :
                base(name, a, b, c)
    {
      // Проверка на корректность указания значения color
      if ((color >= 0) && (color <= 255))
        this.color = color;
      else
        this.color = 0;
    }

    // 3. Свойство доступа к полю color
    public int Color
    {
      get { return color; }
      set
      {
        // Проверка на корректность указания значения color
        if ((color >= 0) && (color <= 255))
          color = value;
        else
          color = 0;
      }
    }

    // 4. Свойство Area2 - вызывает одноименное
    //   свойство базового класса.
    public override double Area2
    {
      get 
      { 
        // 1. Предварительно вывести контрольное сообщение
        Console.WriteLine("Property TriangleColor.Area2:");

        // 2. Вызвать свойство базового класса
        return base.Area2; 
      }
    }

    // 5. Абстрактный метод Area()
    public override double Area()
    {
      // 1. Вывести контрольное сообщение
      Console.WriteLine("Method TriangleColor.Area():");

      // 2. Вызвать свойство базового класса
      return base.Area();
    }

    // 6. Виртуальный метод Print()
    public override void Print()
    {            
      base.Print();
      Console.WriteLine("color = {0}", color);
    }
  }

  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      // Демонстрация полиморфизма с использованием
      // абстрактного класса.
      // 1. Объявить ссылку на базовый класс
      Figure refFg;

      // 2. Объявить экземпляр класса Figure
      // 2.1. Невозможно создать экземпляр абстрактного класса
      // Figure objFg = new Figure("Figure"); - ошибка!

      // 2.2. Объявить экземпляры классов Triangle, TriangleColor
      Triangle Tr = new Triangle("Triangle", 2, 3, 2);
      TriangleColor TrCol = new TriangleColor("TriangleColor", 1, 3, 3, 0);

      // 3. Демонстрация полиморфизма на примере метода Print()
      refFg = Tr;
      refFg.Print();
      refFg = TrCol;
      refFg.Print();

      // 4. Демонстрация полиморфизма на примере метода Area()
      refFg = Tr;
      refFg.Area(); // вызывается метод Triangle.Area()
      refFg = TrCol;
      refFg.Area(); // вызывается метод TriangleColor.Area()

      // 5. Демонстрация полиморфизма на примере свойства Area2
      refFg = Tr;
      double area = refFg.Area2; // свойство Triangle.Area2
      Console.WriteLine("area = {0:f3}", area);
      refFg = TrCol;
      area = refFg.Area2; // свойство TriangleColor.Area2
      Console.WriteLine("area = {0:f3}", area);

      Console.ReadKey();
    }
  }
}

  ⇑

2.3. Результат выполнения программы

name = Triangle
a = 2.00
b = 3.00
c = 2.00
name = TriangleColor
a = 1.00
b = 3.00
c = 3.00
color = 0
Method Triangle.Area(): s = 1.984
Method TriangleColor.Area():
Method Triangle.Area(): s = 1.479
Property Triangle.Area2: s = 1.984
area = 1.984
Property TriangleColor.Area2:
Property Triangle.Area2: s = 1.479
area = 1.479

  ⇑

---

Связанные темы

• Пример использования абстрактного класса, который содержит абстрактные свойства и методы
• Наследование. Базовые понятия. Преимущества и недостатки. Общая форма. Простейшие примеры. Модификатор доступа protected

  ⇑

---